Ο Εμμανουήλ Τσεσμελής είναι πειραματικός φυσικός σωματιδιακής φυσικής με επαγγελματική πορεία που εκτείνεται στην επιστημονική έρευνα, την πανεπιστημιακή διδασκαλία, την προώθηση της επιστήμης στο ευρύ κοινό, καθώς και την ανώτερη διοίκηση και τις διεθνείς σχέσεις στο CERN και σε διάφορα πανεπιστήμια. Είναι Ανώτατος Φυσικός (Principal Physicist) στο CERN και Επισκέπτης Καθηγητής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης και στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Έχει επίσης τιμηθεί με Επίτιμο Διδακτορικό από το Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας. Είναι Fellow του Australian Institute of Physics (FAIP), Επίτιμο Μέλος της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών και Supernumerary Member του Jesus College, Oxford. Επιπλέον, έχει διατελέσει μέλος του Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας και Καινοτομίας της Ελλάδας.

Από την έναρξη της επιστημονικής του δραστηριότητας το 1989, ο Εμμανουήλ Τσεσμελής έχει συμβάλει σε ένα ευρύ φάσμα ερευνητικών θεμάτων στη φυσική σωματιδίων, συμπεριλαμβανομένης της αναζήτησης του φορτισμένου μποζονίου Higgs στο πείραμα UA2 του CERN και της μελέτης των ιδιοτήτων των νετρίνων στις σχετικές εγκαταστάσεις του CERN. Το 1998 εντάχθηκε στη Συνεργασία CMS στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), ένα από τα δύο πειράματα του CERN που ανακάλυψαν το μποζόνιο Higgs το 2012. Από το 2005 έως το 2008 διετέλεσε Επικεφαλής των Πειραματικών Περιοχών του LHC. Σήμερα ηγείται της ομάδας που έχει την εντολή να αναπτύξει τη διεθνή συνεργασία για την προτεινόμενη επόμενη επιταχυντική υποδομή υψηλής ενέργειας του CERN, τον Future Circular Collider (FCC), και είναι υπεύθυνος για τις διεθνείς συνεργασίες που αφορούν την αναβάθμιση του LHC σε High-Luminosity LHC (HL-LHC).

Από το 2004, ο Εμμανουήλ Τσεσμελής παρέχει στρατηγικές συμβουλές σε θέματα διεθνών σχέσεων στους εκάστοτε Γενικούς Διευθυντές του CERN. Διετέλεσε Αναπληρωτής Επικεφαλής Διεθνών Σχέσεων την περίοδο 2013–2015, ενώ από το 2016 έως το 2025 υπηρέτησε ως Επικεφαλής Διεθνών Σχέσεων του CERN για τα Συνδεδεμένα Κράτη Μέλη και τα Μη Κράτη Μέλη. Σήμερα υπηρετεί ως Επικεφαλής Διεθνών Σχέσεων του CERN για την Ευρωπαϊκή Ένωση και τους Διεθνείς Οργανισμούς. Στο πλαίσιο των καθηκόντων του έχει επίσης συμμετάσχει σε πολυάριθμες επιστημονικές επιτροπές του CERN και από το 2009 έως το 2015 είχε την ευθύνη του Γραφείου της Διευθυντικής Ομάδας του CERN.

Παράλληλα με τις επιστημονικές και στρατηγικές του αρμοδιότητες, ο Εμμανουήλ Τσεσμελής δραστηριοποιείται ενεργά στην εκπαίδευση και στην επικοινωνία της επιστήμης. Διδάσκει φυσική και συμβάλλει σε πολυάριθμες διεθνείς πρωτοβουλίες στους τομείς της επιστήμης, της τεχνολογίας και της καινοτομίας, συμπεριλαμβανομένων του Summer Student Programme και του High School Teacher Programme του CERN, καθώς και πλήθους δημόσιων επιστημονικών εκδηλώσεων σε όλο τον κόσμο.